Болтовое соединение

Таблица 1 - марки стали фундаментных болтов

 

Литература:

 

1. СП 16.13330.2017 «Стальные конструкции»

 

2. СП 128.13330.2016 (СНиП 2.03.06-85) «Алюминиевые конструкции»

 

Ссылка:

 

Определение момента затяжки болта (гайки)

 

Выбор марки стали болта

 

Марку стали болтов следует принимать согласно СП 16.13330.2017 «Стальные конструкции»,  таблицы Г4 «Марки стали фундаментных болтов и условий их применений». Согласно приказа Министерства строительства и жилищно-комумунального хозяйства РФ №126/пр от 27 февраля 2017 года за подписью и.о. министра Л.О. Ставицкогос момента введения в действие СП 16.13330.2017 признать не подлежащим применению СП 16.13330.2011г.

 

Ст3пс4 ГОСТ 535, 09Г2С-4* ГОСТ 19281 при расчетной температуре  меньше -45 град. С

*-допускается применение других сталей по ГОСТ 19281 категории 4.

Рис 1 - расстояние отверстий под болты

 

Характеристика расстояния и предела текучести соединяемых элементов для болтов

 

Согласно таблицы 40 (литер.1), расстояние:

-  между центрами отверстий для болтов в любом направлении  при минимальном расстояние, при Rуп меньше, либо равно 375 Н/мм^2, будет 2,5D, пример 2,5*14= 35 мм., Ф14 - для анкерного крепления  диаметром 12мм., на рисунке 122 мм. по конструктивным соображениям.

 

- от центра отверстия для болта до края элемента при минимальном расстояние, при Rуп меньше, либо равно 375 Н/мм^2,  будет 2D, пример 2*14=28мм.,(смотри рисунок)

До 375 Н/мм^2 – предел текучести который следует применять для болтов класса точности В.

 

Допускается крепить детали одним болтом.

 

Диаметр отверстий для болта

 

Диаметр отверстий (D) следует применять для болтов класса точности В (примечание таблицы 40) D=Db+1мм. (+2 или 3мм) , Db – диаметр болта

Рис 2 - выбор длины болта

Выбор длины болта

 

Длину болта (Lболта) определяем следующим способом:

 

Lболта =  длина соединяемых элементов  (L1)+ толщина гайки DIN982 (h= от 4,7 до 28мм.; М10 h=11,5мм.; М12 h=14мм.) + толщина шайбы DIN9021 (S = от 0,8 до 8мм.; М10 S=2,5мм.; М12 S=3мм.; DIN9021 – шайба плоская усиленная) + 0,5Db.

 

Пример, Lболта = L1+h+S+0,3Db = 66+11,5+2,5+5 = 85мм. – для типового стального кронштейна из стали 6мм. для СПК (светопрозрачные конструкции). Болт М10х90 нерж. А2 DIN933 (полная резьба) или DIN931 болт с шестигранной головкой с (неполной резьбой),

 

СП 16.13330.2017 резьба болта, воспринимающего сдвигающее усилие, в соединениях при толщине наружного элемента до 8мм., должна находится вне пакета соединяемых элементов; в остальных случаях резьба болта не должна входить вглубь отверстия более чем на половину толщины крайнего элемента со стороны гайки или свыше 5мм.

 

Болт М10х90 нерж. А2, DIN931 с длиной резьбы 26мм. не проходит согласно п.14.2.5 описанного выше, поэтому увеличиваем длину болта до 100мм. Болт М10х100 нерж. DIN931 с длиной резьбы 26мм. Резьба болта зайдет в стальную пластину на 1мм., что допустимо по нормам.

 

В креплениях одного элемента к другому через прокладки или иные промежуточные элементы, а также в элементах с односторонней накладкой число болтов по сравнению с расчетом следует увеличивать на 10%. При креплениях выступающих полок уголков или швеллеров с помощью коротышей число болтов, прикрепляющих коротыш к полке, по сравнению с расчетом следует увеличить на 50% (пункт 14.2.14).

 

Db=10мм. DIN даны для сведения.

 

Далее смотрим сортамент и подбираем ближайшую длину. Согласно строительным нормам минимальный вылет шпильки за гайку один виток резьбы, лучше 9-10мм.

 

Установка нержавеющих втулок под болт

 

Втулка служит для:

 

- ограничитель для сминания деталей при установке болта

 

- возможна установка болта с полной резьбой

 

Установка шайб

 

Под гайку необходимо устанавливать не более одной шайбы. Под головку болта необходимо устанавливать не более одной шайбы.

Рис 3 - формулы расчета болта

 

Прочностной расчет болтового соединения

 

Болтовое соединение можно разделить на:

 

1) Соединение работающее на срез

 

2) Соединение работающее на срез и растяжение

 

3) Соединение работающее на растяжение

 

4) Фрикционное соединение ( на болтах с контролируемым натяжением)

 

Согласно пункта 14.2.9 расчетное усилие, которое может быть воспринято одним болтом, в зависимости от вида напряженного состояния.

 

Ns – число расчетных срезов одного болта (если болт соединяет две пластины, то число срезов один) = 1

 

Yb = 0,9 согласно примечания таблицы 41 СП 16.13330.2017

 

Yс = 1 согласно примечания таблицы 1 СП 16.13330.2017

 

∑t =6 – наименьшая суммарная толщина пластин соединяемых сминаемых в одном направлении. В нашем случаи пластина у кронштейна из 6 мм. стали. Для стенки пластины из алюминия 2мм.

 

dbn =10 мм. – наружный диаметр болта по резьбе

 

db=8,1мм. – наружный диаметр болта без резьбы, т.е. стержня (8,1мм. для болта М10)

 

Ab=(П*db^2)/4 – площадь сечения стержня болта, мм^2

 

Abn=(П*dbn^2)/4 – площадь сечения резьбовой части болта, мм^2

 

5.6 (5.8; 8.8; 10.9; 12.9) – класс прочности болта

 

Расчетное усилие,которое может быть воспринято одним болтом при срезе (5.6)  Nbs=Rbs*Ab*ns*Yb*Yc = 210*51,5*1*0,9*1=9733,5 Н

 

Расчетное усилие, которое может быть воспринято одним болтом при смятии (5.6) при стальной пластине 6мм., Nbp=Rbp*db*∑t*Yb*Yc =475*7,8*6*0,9*1=20007 Н

 

 Расчетное усилие, которое может быть воспринято одним болтом при смятии (5.6) при алюминиевой пластине 2мм.,  Nbp=Rbp*db*∑t*Yb*Yc =175*7,8*2*0,9*1=2457 Н

 

Rbp=175МПа, Ry=120МПа для материала стойки АМг2Н2, АМГ3Н2 согласно таблицы 13 СП 128.13330.2016 (СНиП 2.03.06-85) «Алюминиевые конструкции»

 

Расчетное усилие, которое может быть воспринято одним болтом при растяжении (5.6),  Nbt=Rbt*Abn*Yc =225*78,5*1=17662,5 Н

 

Болт М8мм, наружный диаметр болта (стержня) db=6,5мм

Болт  М10мм, наружный диаметр болта (стержня) db=7,8мм

Болт  М12мм, наружный диаметр болта (стержня) db=10,1мм

Болт  М16мм, наружный диаметр болта (стержня) db=13,8мм

Болт  М18мм, наружный диаметр болта (стержня) db=15,3мм

Болт  М20мм, наружный диаметр болта (стержня) db=17,3мм

Болт М16, М18 и до М48 по таблице Г9 «Площади сечений болтов Ab и Abn» (литер 1)

 

Пункт 14.2.10 СП "Стальные конструкции" , при действии на болтовое соединение силы N, проходящей через центр тяжести соединения, распределение этой силы между болтами следует принимать равномерным. В этом случае число болтов в соединении следует определять по формуле

 

n>= N/Nbmin, где Nbmin - наименьшее из значений Nbs, Nbp, Nbt

Рис 4 - площади сечения болтов

Рис 5 - расчетное сопротивление смятию алюминиевых элементов

 

Статья дана для сведения. Калькулятор работает в тестовом режиме